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        次氯酸鈉在污水回用循環(huán)水上的應(yīng)用

        2019-04-28 02:27:32蔡曉新
        石油石化綠色低碳 2019年2期
        關(guān)鍵詞:次氯酸鈉堿度煉油

        蔡曉新

        (中國石化廣州分公司,廣東廣州510726)

        中國石化廣州分公司公用工程部煉油循環(huán)水場采用敞開式循環(huán)冷卻工藝,循環(huán)水與生產(chǎn)裝置的物料經(jīng)過換熱器進(jìn)行熱量交換后,再經(jīng)過涼水塔冷卻,通過交替投加氧化性和非氧化性殺菌劑進(jìn)行殺菌滅藻,從而生產(chǎn)合格達(dá)標(biāo)的循環(huán)水,經(jīng)過泵加壓后輸送至生產(chǎn)裝置。為提高水資源的利用率,減少企業(yè)的排污總量,從2015年開始,該水場大量回收合格達(dá)標(biāo)的污水作為補(bǔ)充水源,降低了新鮮水耗,節(jié)水節(jié)能效果較好。但由于煉油區(qū)回用水受上游水質(zhì)波動較大,與新鮮水相比,回用水的電導(dǎo)率高、總堿度低,常含有一定的營養(yǎng)成分(COD、氨氮),增加了循環(huán)水質(zhì)管理難度。

        為了提高循環(huán)水的水質(zhì)穩(wěn)定性,以煉油一號循環(huán)水場為試驗裝置,在日常使用氧化性殺菌劑三氯異氰尿酸(以下簡稱為TCCA)基礎(chǔ)上連續(xù)投加10%的次氯酸鈉溶液,以提高循環(huán)水質(zhì)為試驗?zāi)繕?biāo),為大量回用污水的循環(huán)水場提供水質(zhì)管理經(jīng)驗。

        1 次氯酸鈉殺菌劑

        1.1 優(yōu)點

        次氯酸鈉是一種強(qiáng)氧化性殺菌劑,具有較好的殺菌效果,該溶液為淡黃色的透明液體,帶有刺鼻的氣味,常用于循環(huán)水殺菌滅藻。次氯酸鈉水解出次氯酸速度快,安全性高,藥劑成本低,能快速提高水中游離氯,起到良好的粘泥剝離作用。

        1.2 殺菌機(jī)理

        次氯酸鈉溶液通過水解后形成次氯酸根,再通過水解反應(yīng)生成次氯酸和氫氧化鈉,其中次氯酸能起到殺菌滅藻作用,氫氧化鈉能提高循環(huán)水的總堿度[1]。當(dāng)使用較高濃度的次氯酸鈉溶液后,能有效降低生物粘泥量和異養(yǎng)菌總數(shù),從而提高水質(zhì)合格率?;瘜W(xué)反應(yīng)方程式如下:

        NaClO+H2ONaOH+HClO

        2 次氯酸鈉殺菌劑的應(yīng)用試驗

        2.1 試驗條件

        試驗裝置為煉油一號循環(huán)水場,試驗時間為2016年9月至2017年12月,以煉油區(qū)回用水比例占總補(bǔ)水超過60%為基礎(chǔ)條件,研究投加次氯酸鈉的效果。2017年7—8月煉油區(qū)大修,導(dǎo)致回用水量大量減少,低于60%,其余各月回用水比例均超過60%,滿足試驗條件。

        2.2 工藝流程

        試驗使用的次氯酸鈉溶液濃度為10%,通過加藥泵輸送至塔池,連續(xù)投加,游離氯控制指標(biāo)為0.1~0.5 mg/L[2]。

        2.3 試驗數(shù)據(jù)

        2.3.1 游離氯和異養(yǎng)菌

        煉油一號循環(huán)水場采用的是連續(xù)加氯方式,游離氯控制指標(biāo)為0.1~0.5 mg/L;異養(yǎng)菌能反映循環(huán)水中微生物的生長情況,工藝控制指標(biāo)為≤1.0×105個/mL,2016年9月至2017年12月一循水質(zhì)游離氯合格率和異養(yǎng)菌總數(shù)如圖1和2所示。

        圖1 2016年9月至2017年12月一循游離氯合格率

        圖2 2016年9月至2017年12月一循異養(yǎng)菌總數(shù)

        由圖1和圖2可知,與2016年數(shù)據(jù)相比,一循在大量回用低濃度的污水后,通過連續(xù)投加10%的次氯酸鈉溶液,系統(tǒng)的游離氯合格率明顯提高,異養(yǎng)菌總數(shù)明顯減少,其中2017年9月的游離氯合格率同比提高了25.58百分點,異養(yǎng)菌總數(shù)同比減少了1.08×106個/mL,說明在使用TCCA基礎(chǔ)上投加10%的次氯酸鈉溶液能夠達(dá)到較好的殺菌效果。

        2.3.2 總堿度和腐蝕速率(試管)

        總堿度和腐蝕速率是循環(huán)水場控制的重要指標(biāo),采用監(jiān)測換熱器,通過模擬水冷器工況,可測得循環(huán)水的腐蝕速率。2016年9月至2017年12月一循總堿度和腐蝕速率數(shù)據(jù)如圖3和圖4所示。

        由圖3和圖4可知,與2016年數(shù)據(jù)相比,一循的總堿度明顯提高,主要原因是次氯酸鈉水解生成了NaOH[3],腐蝕速率(試管)均有所下降,且均在水質(zhì)指標(biāo)范圍內(nèi),說明次氯酸鈉的投加提高了系統(tǒng)的總堿度,有效降低了水質(zhì)的腐蝕性。

        圖3 2016年9月至2017年12月一循總堿度

        圖4 2016年9月至2017年12月一循腐蝕速率(試管)

        2.3.3 電導(dǎo)率和氯離子

        電導(dǎo)率反映循環(huán)水中溶解鹽類含量,氯離子增加水質(zhì)的腐蝕性,其工藝控制指標(biāo)為≤1 000 mg/L,2016年9月至2017年12月一循電導(dǎo)率和氯離子含量分別如圖5、6所示。

        圖5 2016年9月至2017年12月一循電導(dǎo)率

        圖6 2016年9月至2017年12月一循氯離子含量

        由圖5和圖6可知,與2016年數(shù)據(jù)相比,一循在短時間內(nèi)連續(xù)投加了次氯酸鈉溶液后,系統(tǒng)的氯離子、電導(dǎo)率有所升高,但均未超出水質(zhì)控制指標(biāo),通過合理控制次氯酸鈉的投加量,以游離氯在0.1~0.5 mg/L為工藝指標(biāo),可滿足水質(zhì)要求。

        2.3.4 生物粘泥

        生物粘泥反映循環(huán)水中微生物、懸浮物的生長情況,2016年9月至2017年12月一循生物粘泥數(shù)據(jù)如圖7所示。

        圖7 2016年9月至2017年12月一循生物粘泥量

        由圖7可知,從2016年9月開始投加次氯酸鈉后,系統(tǒng)的生物粘泥量有所下降,但仍存在超標(biāo)現(xiàn)象,主要原因是試驗期間出現(xiàn)了水冷器泄漏,導(dǎo)致系統(tǒng)的生物粘泥滋生較快。

        3 試驗過程中的出現(xiàn)的問題和應(yīng)對措施

        3.1 水冷器工藝介質(zhì)泄漏

        2016年9月至2017年12月,一循總共出現(xiàn)了9次工藝介質(zhì)泄漏情況,泄漏物料主要是油類,泄漏量大、泄漏時間長,導(dǎo)致系統(tǒng)水質(zhì)惡化嚴(yán)重,異養(yǎng)菌、粘泥滋生難控。2016年10月泄漏渣油,涼水塔池附著大量黏度高的渣油,水質(zhì)恢復(fù)難度大。

        為加強(qiáng)循環(huán)水質(zhì)管理工作,建議:①加強(qiáng)查漏,關(guān)注水質(zhì)分析數(shù)據(jù),出現(xiàn)異常應(yīng)及時查找原因;②上游生產(chǎn)裝置加大自查頻率;③泄漏期間應(yīng)加強(qiáng)殺菌剝離,加大排水置換量,減輕水質(zhì)惡化程度。

        3.2 水質(zhì)分析不及時

        試驗期間,以游離氯0.1~0.5 mg/L為主要控制指標(biāo)來調(diào)整次氯酸鈉泵的加藥量,分析頻次為每天3次,但因一循裝置缺乏在線游離氯分析儀,無法實現(xiàn)實時監(jiān)控,導(dǎo)致加藥量調(diào)整滯后,游離氯控制合格率總體仍然偏低,有待進(jìn)一步改進(jìn)。

        建議提高裝置自動化控制水平,循環(huán)水管線增加在線分析控制儀,實時監(jiān)控循環(huán)水質(zhì),減輕人工分析和加藥勞動強(qiáng)度,進(jìn)一步提高加藥控制合格率。

        4 環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益分析

        4.1 環(huán)保效益

        煉油一號循環(huán)水場在大量回收污水后連續(xù)投加次氯酸鈉溶液,系統(tǒng)的水質(zhì)得到明顯改善。2017年,該水場排污量為15.37萬 t,同比減少7.12萬 t,不僅減少了循環(huán)水排污量,同時也減少了新鮮水的消耗量,踐行節(jié)水減排,環(huán)保效益明顯。

        4.2 經(jīng)濟(jì)效益

        2017年,煉油一號循環(huán)水場新鮮水費用55.63萬元,同比減少5.43萬元;2017年排污量15.37萬t,按2017年污水處理成本5.02元/t折合計算,排污費為77.16萬元;2016年排污量22.49萬t,按2016年污水處理成本4.41元/t折合計算,排污費為99.18萬元,2017年排污費同比減少22.02萬元;藥劑總成本為208.93萬元,同比減少67.49萬元,合計可節(jié)約94.94萬元。綜上所述,在一循投加了次氯酸鈉后取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

        5 結(jié)論

        試驗表明,大量回用污水后,煉油一號循環(huán)水場在使用氧化性殺菌劑TCCA基礎(chǔ)上連續(xù)投加10%次氯酸鈉溶液,異養(yǎng)菌、游離氯、腐蝕速率等指標(biāo)可控,水質(zhì)各項指標(biāo)合格率有所提高,基本達(dá)到試驗?zāi)繕?biāo)。在大量回用污水和工藝介質(zhì)泄漏情況下,建議增加氧化性殺菌劑和非氧化性殺菌劑的投加量,提高水質(zhì)合格率,避免水質(zhì)進(jìn)一步惡化。

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